[實用新型]一種單加速度計人體步態(tài)檢測裝置和可穿戴設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822131772.5
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN210228151U
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳燃;吳健康
• 申請（專利權(quán)）人: 南京茂森電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 北京清誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11691
• 代理人: 喬東峰;楊佳龍

本實用新型公開了一種基于單加速度計的人體步態(tài)檢測裝置和相應(yīng)的可穿戴設(shè)備，裝置包括運動測量設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。運動測量設(shè)備獲得人體在行走時的三軸加速度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理設(shè)備根據(jù)所述三軸加速度數(shù)據(jù)檢測步態(tài)事件發(fā)生的時間點，識別步態(tài)事件的左右特征，并根據(jù)所檢測的步態(tài)事件發(fā)生的時間點及其左右特征，計算步態(tài)特征。本實用新型采用的單個慣性傳感器體積小、能耗低，測量直接，造價經(jīng)濟，且本實用新型有較高的精度和適應(yīng)性，使用方便，不受時空控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及可穿戴檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單加速度計人體步態(tài)檢測裝置及包含該裝置的可穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)

人體運動在日?；顒?Activities of daily living，ADL)中起著至關(guān)重要的作用，檢測和分析人體運動，研究人在行走過程中的步態(tài)參數(shù)不僅對了解人體運動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)肢體間的協(xié)調(diào)配合決策具有重要的意義，而且在臨床診斷、康復(fù)醫(yī)療、體育科學(xué)以及仿生機構(gòu)與類人機器人等領(lǐng)域也具有重要的意義。準(zhǔn)確地確定步態(tài)時間參數(shù)能幫助我們理解對行走過程產(chǎn)生影響的病理變化。要做到這一點，就需要識別運動周期內(nèi)可重復(fù)的時間特征。這些特征中最基本的是腳接觸或離開地面的瞬間，這些瞬間使得步態(tài)周期被識別并劃分為單支撐和雙支撐階段，可以用來分析健康和病理受試者的許多步行時間參數(shù)，并提供對人類步行病理變化的理解。

基于腳開關(guān)的力敏電阻(Force Sensitive Resistance，F(xiàn)SR)傳感器已經(jīng)被用于檢測步態(tài)事件，包括腳跟著地(Heel strike，HS)和腳尖離地(Toe off，TO)，以及控制功能電刺激系統(tǒng)的開/關(guān)時間，但這種FSR傳感器在實時應(yīng)用中存在一定的問題，傳感器的開機和關(guān)機過程通常很復(fù)雜，常常會給佩戴者帶來一定程度的不便和不適。此外，傳感器有時是不可靠的，只能在有限的周期內(nèi)使用。

除了FSR傳感器，近年來，加速度計、陀螺儀等可穿戴慣性傳感器也被廣泛用于步態(tài)事件的檢測，有很多研究使用放置在人體腿部、腰部、手腕、胸部等部位的可穿戴傳感器測量步態(tài)時間參數(shù)，如步態(tài)事件、步態(tài)周期等。

例如，申請?zhí)枮镃N201710039236的發(fā)明專利申請公開了一種步態(tài)事件檢測方法，將慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)置于被試人員的小腿處，在被試人員于室內(nèi)行走的過程中，慣性傳感器中的角速度數(shù)據(jù)被獲得，由此可利用角速度峰值檢測方法確定步態(tài)事件。

再如，申請?zhí)枮閁S201414269029的發(fā)明專利申請?zhí)岢隽艘环N利用加速度計檢測步態(tài)事件的方法，其將加速度計安裝在行人的鞋上，采集人在行走時的加速度數(shù)據(jù)，利用前后向和豎直向加速度數(shù)據(jù)閾值檢測法確定步態(tài)事件。然而，典型的陀螺儀傳感器功耗較大(通常為幾毫安)，限制了其在日常生活中的長期使用。并且，如果將慣性測量單元放置在腳上或腿上，則至少需要兩個IMU用于確定步態(tài)事件。

還有，申請?zhí)枮镵R20160124602的發(fā)明專利申請公開了一種步態(tài)事件檢測方法，其將三軸加速度計放在測試者第三腰椎到第四腰椎的位置，采集測試者行走時的加速度數(shù)據(jù)，對豎直向加速度濾波后利用峰值檢測法確定步態(tài)事件。

但上述方法在實際使用過程中均存在步態(tài)測量精度較低，在不同人群中的適應(yīng)能力差等缺陷。因此，有必要提出一種新型的、高精度的，在不同人群中適應(yīng)能力強的步長測量方法。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中步態(tài)測量精度較低，在人群中適應(yīng)能力差等缺陷，并提供一種用于可穿戴設(shè)備的人體步態(tài)檢測裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種人體步態(tài)檢測裝置，包括運動測量設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中，所述運動測量設(shè)備用于獲得人體在行走時的三軸加速度數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備與運動測量設(shè)備通信連接，用于根據(jù)所述三軸加速度數(shù)據(jù)檢測步態(tài)事件發(fā)生的時間點，識別所述步態(tài)事件的左右特征，根據(jù)所檢測的步態(tài)事件發(fā)生的時間點及其左右特征，計算步態(tài)特征。